DE723478C - Schutzeinrichtung gegen UEberspannungen fuer elektrische Maschinen und Apparate - Google Patents

Description

• Schutzeinrichtung gegen Überspannungen für elektrische Maschinen und Apparate Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen und Apparate, bestehend aus einem zu dem zu schützenden Apparat parallel geschalteten Kondensator oder überspannumgsablciter.
• Es hat sich herausgestellt, daß Beine derartige, aus Kondensatoren oder Überspannungsableitern bestehende Schutzeinrichtung, wenn ihr Preis noch innerhalb wirtschaftlicher Grenzen liegen soll, nur imstande ist, den Apparat gegen Überspannungen bis zu einem gewissen Energieinhalt zu schützen. Wenn aber der Energleinbalt einer überspannungswelle, z. B. einer von einem unmittelbaren Blitzeinschlag in großer Nähe ausgehenden Wanderwelle, eine bestimmte Grenze überschreitet, kann es vorkommen, daß auch die Schutzeinrichtung selbst zerstört wird. Es kann z. B. das Dielektrikum des Schutzkondensators durchschlagen werden, oder der Überspannungsableiter, welcher ,aus feinem spannungsabhängigen Widerstand oder aus einer Kombination von Widerstandsplatten und Entladungsstrecken meinem Isolierkörper besteht, kann explodieren. Ein Selbstschutz der überspannungsappaxate durch gewöhnliche, parallel geschaltete Funkenstrecken ist aber inz allgemeinen nicht möglich, da wegen,der automatischen Absenkung der Spannung am Schutzapparat so geringe Elektrodenabstände der Funkenstrecke .nötig wären, daß der normale Betrieb durch häufige Erdschlüsse, verursacht durch zwischen die Elektroden fallende Fremdkörper bzw. durch Schaltvorgänge gefährdet wäre.
• Gem'ä'ß der Erfindung wird nun mit einfachen Mitteln auch gegen überspannwngswellen mit großem Energieinhalt ein wirksamer Schutz dadurch erreicht, daß. eine an sich bekannte Reihenschaltung eines überspannungsableiters oder Kondensators mit einem Schutzwiderstand durch eine Funkenstrecke überbrückt wird, ,die so reingestellt ist, daß ihr überschlagswert für Stoßspannung nur wenig unter der Stoßüberschlagsspannung der übrigen Stationsisolatoren liegt und daß die Größe des Schutzwiderstandes so blemessen ist, da,ß bei nahem. Blitzschlägen ;der natürliche Spannungsabfall des den Schutzwiderstand durchfließenden Stromes zusammen mit "der Spannung am Ableiter oder Kondensator ausreicht, um die Parallelfunkenstrecke so rechtzeitig zu zünden, daß .der Ableiter durch die aufzunehmende Blitzenergie nicht überlastet wird oder die Spannung am Kondensator keine für dessen Innenisolation gefährlichen Werte annehmen kann.
• Dadurch wird erreicht, daß trotz des aus Betriebsgründen erforderlichen weiten Elektrodenabstandes der Schutzfunkenstrecke bei nahen Blitzschlägen der dann beträchtliche Ohmsche Spannungsabfall am Schutzwiderstand zusammen mit der Spannung an der Schutzeinrichtung ausreicht, um die Schutzfunkenstrecke augenblicklich (Überspan;nunge, ableiter) bzw. nach wenigen Millionstelsekunden (Kondensator) zu zünden, ohne daß die Spannung an der Schutzeinrichtung dabei unzulässig hohe Werte annimmt. Bei Blitzwellen geringeren Energieinhaltes, wie sie bei Einschlägen in einiger Entfernung von der Station auf den Ableiter treffen, wird die Wirkungsweise der Schutzeinrichtung dagegen durch den geringen zusätzlichen Ohmschen Spannungsabfall am Vorwiderstand praktisch in keiner Weise beeinträchtigt.
• Der Ohmsche Wert des Schutzwiderstandes ergibt sich aus der maximal vom Schutzapparat noch zu bewältigenden Blitzstromstärke. Ist beispielsweise für eine i 5-kV-Anla.ge ein Schutzkondensator vorgesehen und beträgt die Stoßüberschlagsspannung .der Stationsisolation 1501,-V, die Stoßdurchschlagsspannung der Kondensatorisolation dagegen nur i 2o kV, dann würde bei einem Sicherheitsfaktor von 3o kV ein Schutzwiderstand von 5 Ohm genügen, um bei einer Einstellung der Schutzfunkenstrecke auf 14o kV Stoßüberschlagsspannung den Kondensator gegen alle Blitzströme über io ooo Amp. zu schützen, denn die größte Spannung am Kondensator würde .dann im Augenblick des überschlags der Schutzfunkenstrecke nur betragen. Es darf also die Funkenstrecke sogar mit einer gewissen Verzögerung arbeiten, ohne daß der Kondensator gefährdet würde.
• Bei Verwendung eines überspannungsableiters für dieselbe 15-kV-Anlage, der die Blitzspannung auf 4o kV absenkt, würden bei derselben Einstellung der Schutzfunkenstrecke auf 140 kV durch den Widerstand von i o Ohm ebenfalls alle Ströme von mehr als io ooo Amp. vom Ableiter mit Sicherheit ferngehalten. Die abgesenkte Spannung ergibt sicke aus: iqo kV - _-- q.o kV.
• In den Fig. i bis 3 sind Schaltungen für die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung angegeben.
• Die Hochspannungsleitung i ist bei der Schaltung gemäß Fig. i über den Kondensator 2 geerdet. In Reihe mit dem Kondensator liegt der Schutzwiderstand 3. Die ganze Anordnung ist durch die einstellbare Funkenstrecke ¢ überbrückt.
• In der Fig.2 ist die gleiche Schaltung dargestellt, nur ist hier die Hochspannungs-T1,#itung i über den überspannungsableiter 5 `,'erdet. Dieser ist durch den Schutzwiderstand 3 und die Parallelfunkenstrecke 4 geschützt. ' In Fig.3 ist eine Schaltung einer Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung für Maschinen oder Transformatorwicklungen, insbesondere für Wicklungen von Regel- oder Zusatztransformatoren, dargestellt. Im Zuge der Hochspannungsleitung i i liegt die Sekundärwicklung 15 eines mit Hilfe der Wicklung 16 erregten Zusatztransformators. Der Zusatztransformator ist durch den Parallelkondensator 12 geschützt. Gemäß der Erfindung ist vor den Kondensator der Schutzwiderstand 13 geschaltet. Parallel zur gesamten Anordnung liegt die Funkenstrecke 14. Da der Schutzwiderstand 13 in keinem Falle vom Betriebsstrom bzw. Kurzschlußstrom der Anlage durchflossen wird, braucht er. lediglich für die im Falle des Blitzschlages bis zum Überschlag der Schutzfunkenstrecke 14 aufzunehmende Energie von einigen iooo Wattsekunden bemessen zu werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schutzeinrichtung gegen überspannungen für elektrische Maschinen und Apparate, bestehend aus einem zu den zu schützenden Apparaten parallel geschalteten Kondensator oder überspannungsableiter und einem in Reihe mit diesem liegenden stromunabhängigen Schutzwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Schutzeinrichtung (2 bzw. 5) mit dem Schutzwiderstand (3) durch eine Funkenstrecke (4) überbrückt ist, die so eingestellt ist, daß ihr überschlagswert für Stoßspannung nur wenig unter der Stoßüberschlagspannung der Stationsisolatoren liegt und :daß die Größe des Schutzwiderstandes so bemessen ist, daß bei nahen Blitzschlägen der natürliche Spannungsabfall des den Widerstand durchfließenden Stromes zusammen mit der Spannung am Ableiter (5) oder Kondensator (2) ausreicht, um die Parallelfunkenstrecke (4) so rechtzeitig zu zünden, daß der Ableiter durch die aufzunehmende Blitzenergie nicht überlastet wird oder die Spannung am Kondensator keine für dessen Innenisolation gefährlichen Werte annehmen kann.